负反馈放大电路的计算

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简介:本文主要讲解负反馈放大电路的计算。

一、由集成运放构成的各种运算电路

集成运放的开环增益为无穷大,由运放组成的各种放大电路都满足深度反馈的条件。

1. 比例运算电路

比例运算主要有三种:反相输入,同相输入和差动输入三种形式。

⑴反相输入方式(反相(比例)、求和运算),该电路属于电压并联负反馈放大器。

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⑵ 同相输入方式(同相(比例)求和运算)

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信号从运放的同相输入端加入,称同相输入。是电压串联负反馈。由电路可知:负反馈放大电路的计算,所以负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算。当R1开路时,电路的输出即为电路的输入,通常称为电压跟随器,即负反馈放大电路的计算

输入电阻Rif:负反馈放大电路的计算,注意负反馈放大电路的计算串联反馈。输出电阻Rof:负反馈放大电路的计算,注意是电压反馈。

⑶ 差分输入方式(减法输入方式)

两个信号分别加在同相端和反相端,反相端通过R2构成闭环。对电路的求解可以采用线性电路的叠加原理进行。

2 .求和运算

⑴ 反相求和运算。由于N端是“虚地”,所以有:

3 .微分和积分运算电路

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⑴ 积分运算电路

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⑵ 微分运算电路

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4 .对数和指数运算电路

⑴ 对数运算电路

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⑵ 指数运算电路

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5 .电流/电压(I/V)变换电路

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使输出电压和输入电流成线性关系,而与RL无关。

6 .电压/电流变换电路

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输出电流与输入电压成线性关系,与负载大小无关。在许多场合,负载必须接地,此时可列方程组后求得输入电压与输出电流关系:

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解得:负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算

注意:运算电路中输出端都是和反相输入端相连接的,说明在放大电路中全部构成负反馈。不可能引回到运放的同相端,否则成为正反馈,就不是线性放大了。

二、 由分立元件构成的深度负反馈放大电路的分析计算

这一部分内容只讲思路,不举例说明工程中常用方法:方块图法、双口网络分离法、环路增益法、拆环法等,(在自动控制理论课中介绍)

拆环法的思路:闭环放大器拆成开环→求开环下的负反馈放大电路的计算,再用负反馈放大电路的计算关系求闭环下的负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算

拆环法的条件:

⑴闭环时的信号传转只通过基本放大器,不经过反馈网络;

⑵反馈信号只经过反馈网络传到输入,不经过基本放大器;

⑶反馈系数与信号源内阻及负截电阻无关;

拆环法的步骤:

⑴计算输入电阻时,应将反馈网络折合到输入。① 若是电流反馈,因维持输出电流不变,为取消反馈影响,应将输出开路;② 若是电压反馈,因维持输出电压不变,为取消反馈,应将输出短路。

⑵ 计算输出电阻时,应将反馈网络拆合到输出端。① 并联反馈时,将净输入短路,以消除反馈电流对净输入的影响;② 串联反馈时,将净输入开路,使反馈电压不再影响净输入。

三、 应用PSPICE分析实际运算电路的误差

一般情况下,运放理想化,在工程上是完全能满足要求的。但在高精度场合,还得要考虑运放的实际参数。现用PSPICE软件来分析一个实际运放电路,以便和前述近似估算之间存在的误差。

图示是一个反相比例运算电路。

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由近似计算可得:负反馈放大电路的计算

负反馈放大电路的计算时,则由近似计算得:负反馈放大电路的计算

现用PSPICE软件仿真,进行精确计算后的频率特性如图。其电压增益略小于1,(1.99994),虽存在误差,但该误差工程上可略。

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